Закисление океана

Закисление океана (англ. ocean acidification) — это снижение показателя pH, вызванное попаданием в океан углекислого газа из атмосферы Земли. Наряду с глобальным потеплением, этот процесс является следствием в том числе и деятельности человека. В то время, как в атмосфере парниковые газы приводят к повышению температуры, в воде они вступают в химические реакции. На закисление влияет, главным образом, оксид углерода, в то время как на парниковый эффект влияют также метан и оксид азота.

Изменение pH морской воды в период с 1700 по 1990 годы.

Закисление океана означает, что среднее значение рН океана со временем снижается. ^[1]

В 2014 году Всемирная метеорологическая организация впервые включила в ежегодный отчёт о парниковых газах специальный раздел о закислении океана. В отчёте отмечается, что текущая скорость повышения кислотности океана является максимальной за последние 300 млн лет и, по прогнозам, будет только увеличиваться, как минимум, до середины XXI века^[2].

Последствия закисления касаются, прежде всего, живых организмов, чьи раковины образованы из углекислого кальция. В результате закисления ослабевает их способность образовывать раковины. Так как эти виды часто служат основой пищевых цепей в океанах, следующие серьезные последствия могут коснуться морских животных, а в будущем и людей.

Также под влиянием закисления нарушается ориентация рыб в окружающей среде, морские хищники теряют чувствительность к запаху своих жертв, что ставит под угрозу само существование морских экосистем^[3].

С 1890 года кислотность океана повысилась (рН упал с 8.2 до 8.1), что соответствует увеличению количества ионов водорода на 30%^{[4][5][6][7][8]}. В 1995−2010 годах в верхних 100 метрах океана в точках наблюдения между Гавайями и Аляской количество ионов водорода увеличилось на 6 %^[9]. В океане возле Гавайских островов рН уже достигает 8^[10].

Считается, что термин «закисление океана» ввёл американский учёный Кен Калдейра^[11].

Хотя продолжающееся закисление океана частично является антропогенным по происхождению, оно происходило ранее в истории Земли и в результате экологический коллапс в океанах имел долгосрочные последствия для глобального круговорота углерода и климата.  Наиболее ярким примером является палеоцен-эоценовый тепловой максимум, который произошел примерно 56 миллионов лет назад, когда огромное количество углерода попало в океан и атмосферу и привело к растворению карбонатных отложений во всех океанских бассейнах.

Углеродный цикл

Диаграмма распределения диссоциированных форм угольной кислоты в зависимости от рН морской воды

Углеродный цикл описывает обмен углекислого газа между океанами, земной биосферой, литосферой и атмосферой. Углеродный цикл включает как органические соединения, такие как целлюлоза, так и неорганические соединения углерода (диоксид углерода, карбкатион и бикарбонат ион).

В океане около 1 % неорганического углерода содержится в угольной кислоте и двуокиси углерода, около 91 % в ионах гидрокарбоната (${\displaystyle {\ce {HCO3^{-}}}}$) и около 8 % в ионах карбоната (${\displaystyle {\ce {CO3^{2-}}}}$). Диоксид углерода, растворенный в воде, находится в равновесии с гидрокарбонатом, карбонатом и ионами оксония (ионами гидроксония) по следующим уравнениям реакции:

${\displaystyle {\ce {CO2{}+ 2 H2O <-> H3O^{+}{}+ HCO3^{-},}}}$

${\displaystyle {\ce {HCO3^{-}{}+ H2O <-> CO3^{2-}{}+ H3O^{+}}}}$.

Неорганические соединения особенно актуальны при обсуждении подкисления океана, поскольку они включают много форм растворённого углекислого газа, который присутствует в океанах Земли.

См. также

• Углекислый газ в атмосфере Земли
• Научный консенсус по изменению климата